スペースの証明

プルーフ・オブ・スペース（PoS）は、サービスプロバイダーから提示された課題を解決するために、相当量のメモリまたはディスク領域を割り当てることにより、サービス（電子メールの送信など）に対する正当な関心を示すことによって達成されるコンセンサスアルゴリズムの一種です。この概念は、2013年にDziembowskiら^{[1] [2]}と（異なる定式化で）Atenieseら[3] [4]によって定式^化されました。 プルーフ・オブ・スペースは、計算の代わりにストレージを使用して暗号通貨を獲得することを除いて、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）と非常によく似ています。プルーフ・オブ・スペースは、ボトルネックがメモリアクセスイベントの数ではなく、必要なメモリの量にあるという点で、メモリ困難な関数とは異なります。

ビットコインのリリース後、PoWマイニングメカニズムの代替手段が研究され、暗号通貨の文脈でPoSが研究されました。スペース証明は、ストレージの汎用性とストレージに必要なエネルギーコストの低さから、 ブロックチェーン愛好家からはより公平で環境に優しい代替手段と見なされています。

2014年、Signum（旧称Burstcoin）はPoS（当初は容量証明）ブロックチェーン技術の最初の実用的な実装となり^[5]、現在も積極的に開発が進められています。Signum以外にも、SpaceMintやChiaなど、PoSの理論的かつ実用的な実装がいくつかリリースされ議論されてきましたが、Signumよりもディスク読み取り要件が大きいため、需要が増加し、ストレージデバイスの寿命が短くなると批判されたものもありました。^{[6] [7]}

スペース証明とは、証明者が一定量のスペースを予約したことを証明するために証明者が検証者に送信するデータです。実用性のために、検証プロセスは効率的である必要があります。つまり、消費するスペースと時間が少なくて済みます。セキュリティのために、証明者が要求した量のスペースを実際に予約していない場合、検証に合格するのは困難である必要があります。

PoSを実装する一つの方法は、ペブル困難なグラフを使用することです。^{[2] [8]}検証者は証明者にペブル困難なグラフのラベル付けを構築するように依頼します。証明者はラベル付けをコミットします。次に検証者は証明者にコミットメント内のいくつかのランダムな場所を開くように依頼します。

ストレージの証明（検索可能性の証明、データ所有の証明とも呼ばれる）は空間の証明に関連していますが、パズルを解くために空間が利用可能であることを示す代わりに、証明者は証明時に空間が実際にデータを正しく保存するために使用されていることを示します。^{[引用が必要]}

容量証明とは、マイナーがPoW関数を事前に計算（「プロット」）し、それをHDDに保存できるシステムです。容量証明の最初の実装はSignum（旧バーストコイン）でした。^[9]

一部の暗号通貨では、Proof of Capacity（PoC）コンセンサスアルゴリズムが使用されています。Conditional Proof of Capacity（CPOC）^[10]はPoCの改良版です。PoW、PoS、PoCアルゴリズムと同様に機能する作業、ステーク、容量システムを備えています。デジタル資産を担保にすることで、ユーザーは報酬としてより高い収入を得ることができます。さらに、CPOCはトップユーザー向けの新しい報酬基準を設計しました。このアルゴリズムでは、マイナーはプロットファイルに前のブロックに関連する特定のデータが含まれていることを確認することで、証明に条件付きコンポーネントを追加します。この追加条件により、従来のProof of Capacityアルゴリズムを超えて、コンセンサスメカニズムの セキュリティと分散化が強化されます。

時空間証明（PoST ）は、証明者が予約されたスペースを変更せずに一定時間維持したことを示す証明です。作成者は、ストレージのコストは容量だけでなく、その容量が使用される時間とも密接に関連していると考えています。これはストレージの証明に関連していますが（ただし、必ずしも有用なデータを保存するわけではありません）、モラン・オルロフ構造でもスペースと時間のトレードオフが可能です。^{[11] PoSTの最初の実装は}Chiaブロックチェーンです。

スペース証明は、スパム対策やサービス拒否攻撃防止などの従来のクライアントパズルアプリケーションにおける作業証明の代替として使用できます。スペース証明は、プロセッサのL1キャッシュが空であるかどうか（たとえば、キャッシュミスなしでPoSルーチンを評価するのに十分なスペースがあるかどうか）または追い出されるのに抵抗するルーチンが含まれているかどうかを判断することで、マルウェア検出にも使用されています。^{[12] [13]}

2014年に確立された、ハードディスクベースのブロックチェーン検証を使用する最初のブロックチェーン。Signum Proof of Capacityは、ブロックをマイニングするためにコンピューティングリソースではなくディスクスペースを消費します。マイナーがブロックヘッダーとハッシュを変更してソリューションを見つけ続けるPoWとは異なり、Proof of Capacity（Burstcoinによって実装され、Signumによってさらに開発されたもの）は、Shabal暗号化アルゴリズムを使用して事前にプロットとも呼ばれるランダムソリューションを生成し、ハードドライブに保存します。この段階はプロットと呼ばれ、ドライブのストレージ容量に応じて数日または数週間かかる場合があります。次の段階であるマイニングでは、マイナーは最新のパズルにソリューションを一致させ、最も速くソリューションを解決したノードが次のブロックをマイニングします。^{[14] [15]}

2015年に、SpaceMintと呼ばれる暗号通貨が提案された。^[16]これは、ペブリングベースのPoSスキームに関連する実用的な設計上の問題のいくつかを解決しようとするものである。分散型暗号通貨にPoSを使用する場合、ネットワーク内の各個人が検証者として行動する必要があるため、プロトコルは非対話型プロトコルで動作するように適応される必要がある。^[16]

^{2018年に提案された暗号通貨Chiaは、空間証明[17]}と時間証明^[18]に基づく新しいプロトコルを提示する2つの論文を発表しました。

2021年2月、Chiaは事業概要をまとめたホワイトペーパーを発表し、その後、Proof of Space Timeコンセプトを使用してメインネットとChiaコイン（XCH）を立ち上げました。Chiaの時空モデルは、パズルを解くためにストレージメディアへの「プロット」（Proof-of-Spaceファイルの生成）にも依存しています。^[19]

多くのプルーフ・オブ・ストレージ型暗号通貨とは異なり、Chiaプロットは有用なデータを保存しません。また、Chiaのプルーフ・オブ・タイム方式のプロット生成には書き込みアクティビティが集中するため、ソリッドステートドライブの寿命が短くなるという懸念が生じています（通常、プロットはSSD上で行われ、完成したプロットは長期保存のためにハードディスクドライブに転送されます）。 ^[7]

• 仕事の証明
• ステーク証明
• 権限の証明
• 人格の証明